(57)【要約】 【課題】  処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行う際に、プラズマの状態の最適化を図り、これにより基板に対し面内均一性の高いプラズマ処理をすること【解決手段】  載置台上の基板の温度よりもこの基板の周囲を囲むように設けられたリング部の温度が５０℃以上高くなるように温度調整機構により温度差を形成した状態にてプラズマ処理を行う構成とする。これにより基板の周縁部近傍にあるプラズマの活性種の密度が小さくなろうとするので、例えば処理容器内の排気流の影響によって基板の周縁部近傍の活性種の密度が大きくなろうとしても、周縁部近傍と内側領域との間の活性種の密度差を小さく抑えられる。その結果、基板に対し面内均一性の高いプラズマ処理をすることができる。【選択図】      図１
2005353812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が５０℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理ガスは、塩素ラジカルを発生させるものであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記温度調整機構は、リング部を加熱する加熱手段及び載置台を冷却する冷却手段の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が５０℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、
プロセス処理の種別毎に前記温度差を記憶し、選択されたプロセスに応じた温度差になるように温度調整機構を制御する手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上に基板を載置する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、
基板に対してプラズマにより処理を行っている間、前記リング部と基板との間にリング部の方が５０℃以上高くなるように温度差を形成する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記処理ガスは、塩素ラジカルを発生させるものであることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上にダミー用の基板を載置し、製品用の基板を処理するときにこの製品用の基板よりもリング部の温度が高くなるように、製品用の基板に対して行うプロセス処理よりも過酷な処理条件でプラズマを発生させてリング部を昇温する工程と、
続いて前記載置台上のダミー用の基板を製品用の基板と交換する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して前記製品用の基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハなどの基板に対してプラズマにより所定の処理例えばエッチング処理を行うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、例えばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホールの形成をするために、基板例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と呼ぶ）に対してプラズマによるドライエッチングや成膜処理が行われている。これらの処理を行う装置の一つに、上部電極及び下部電極の間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる枚葉式の平行平板型プラズマ処理装置が用いられる。
【０００３】
図９は、この種のプラズマ装置の概略図を示してある。装置の概略について簡単に説明しておくと、真空チャンバをなす気密容器１の内部に、ガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極１１と、基板載置台を兼ねた下部電極１２とが上下に設けられ、更に下部電極（載置台）１２上に載置されたウエハ１００の周囲を取り囲むように例えば石英からなるフォーカスリング１３が設けられて構成されている。図中１４は、ウエハ１００を静電吸着するための静電チャックであり、この静電チャック１４の内部には図示しない電源からのチャック電圧が印加される箔状の電極１５が設けられている。そして、ガスシャワーヘッド（上部電極）１１から処理の種類に応じて選択された所定の処理ガスをウエハ１００に向かって噴射すると共に真空ポンプ１６により真空排気を行って気密容器１内を所定の圧力に維持した状態にて、高周波電源１７により上部電極１１及び下部電極１２の間に高周波電圧を印加すると、処理ガスがプラズマ化することによりウエハ１００に対して所定の処理例えばエッチングが行われる。
【０００４】
ここで、ガスシャワーヘッド（上部電極）１１から噴射され、ウエハ１００の表面付近に到達した処理ガスはウエハ１００の周縁から外側下方に向かって排気されるので、ウエハ１００の周縁部（周縁付近）と中央寄りの領域との間では処理ガスのガスの流れが異なり、そのためウエハ１００の周縁部では処理ガスにおける予定の成分比のバランスが崩れてしまうし、またウエハ１００が置かれている領域とその外側とではプラズマと下部電極１２との間のインピーダンス成分やコンダクタンス成分などの値が異なる。具体的には、排気空間に近いウエハ１００の周縁部側の方が、中央寄りの領域に比べて処理ガスの解離度が高く、従って周縁部近傍のプラズマ密度が高くなってしまい、結果としてウエハ１００の面内でみると周縁部のエッチング速度が中央寄りの部位のエッチング速度に比べて大きくなる場合がある。
【０００５】
一方、ウエハ１００の利用率を高めるため、できるだけウエハ１００の周縁に近い領域までデバイスを形成したいという要請が強いことから、ウエハ１００の周縁近傍に至るまでエッチング速度について高い面内均一性を確保する必要がある。このためウエハ１００の周囲を囲むように例えば導電体、半導体あるいは誘電体からなるフォーカスリング１３を配置し、ウエハ１００の周縁部上方のプラズマ密度を調整している。具体的には、処理ガスの種類やエッチングすべき膜の材質などに応じてフォーカスリング１３の材質及び最適な形状を選定し、その処理に見合ったフォーカスリング１３を設置するようにしている。
【０００６】
更に、ウエハ間でのプラズマ処理の状態を安定化させるために、前記フォーカスリング１３に相当する保護プレートに発熱体（ヒータ）をコーティングすると共に、温度センサを取り付けて、保護プレートのイオン衝撃による温度上昇に対応させて上記発熱体による加熱を調整し、保護プレートを一定の温度に保つ手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１０１８７号公報（段落００１０の段末及び図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらエッチングすべき膜種が異なれば処理ガスの種類も異なり、更に、近年のパターンの微細化の進行により、ウエハ１００の面内処理についてより一層の面内均一性が要求されていることもあり、そのためフォーカスリング１３によりウエハＷの周縁部近傍にあるプラズマ密度の制御を行うには最適な材質、最適な形状などの条件出しをするのが益々難しくなる懸念がある。そこで、ウエハ１００の周縁部近傍のプラズマの密度が内側領域よりも高くなることを抑えるための、更なる検討が必要である。
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板と、この基板を囲むリング部との温度差を調整してプラズマの状態の最適化を図り、これにより基板に対し面内均一性の高いプラズマ処理をすることのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置は、処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が５０℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記処理ガスは、例えば塩素ラジカルを発生させるものを用いてもよい。また前記温度調整機構は、リング部を加熱する加熱手段及び載置台を冷却する冷却手段の少なくとも一方である構成であってもよい。
【００１２】
他の発明のプラズマ処理装置は、処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が５０℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、
プロセス処理の種別毎に前記温度差を記憶し、選択されたプロセスに応じた温度差になるように温度調整機構を制御する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のプラズマ処理方法は、処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上に基板を載置する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、
基板に対してプラズマにより処理を行っている間、前記リング部と基板との間にリング部の方が５０℃以上高くなるように温度差を形成する工程と、を含むことを特徴とする。前記処理ガスは、例えば塩素ラジカルを発生させるものを用いてもよい。
【００１４】
他の発明のプラズマ処理方法は、処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上にダミー用の基板を載置し、製品用の基板を処理するときにこの製品用の基板よりもリング部の温度が高くなるように、製品用の基板に対して行うプロセス処理よりも過酷な処理条件でプラズマを発生させてリング部を昇温する工程と、
続いて前記載置台上のダミー用の基板を製品用の基板と交換する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して前記製品用の基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板の温度よりもリング部の温度が高くなるように設定したことにより、基板の周縁部近傍にあるプラズマの活性種の密度がその内側領域にある活性種の密度よりも小さくなろうとする。このため例えば排気流の影響によって基板の周縁部近傍の活性種の密度がその内側領域の活性種の密度よりも大きくなろうとしても、前記温度差を設けたことにより相殺されてその密度差が小さく抑えられる。その結果、基板に対し面内均一性の高いプラズマ処理をすることができる。
【００１６】
またプラズマ処理の種別に応じて前記温度差を設定することにより、各プロセス処理において、基板に対して面内均一性の高い処理を行うことができる。更にまた、ダミー用の基板を用いて過酷な条件下でプラズマを発生させてリング部の温度を昇温させてから製品用の基板に対して処理を行うようにすれば、前記温度差を設けるための専用の温度調整機構が不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した実施の形態について図１を参照しながら説明する。図中２は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなる気密に形成された処理容器である。当該処理容器２の底部には排気口２１が設けられており、この排気口２１は排気路２１ａを介して真空排気手段例えばターボ分子ポンプやドライポンプなどの真空ポンプ２２と接続されている。更に処理容器２の側壁には、開閉自在なゲートバルブ２３を備えたウエハ搬送口２４が設けられている。
【００１８】
前記処理容器２の内部には、所定の処理ガス例えばエッチングガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極３が設けられている。当該上部電極３の下面側には多数のガス拡散孔３１が穿設されており、処理ガス供給源３２から供給路３３を介して送られてくる処理ガスを、下方側に位置するウエハ１００の表面全体に亘って供給可能なように構成されている。また上部電極３の周囲を囲むように例えば石英からなる絶縁部材３４が設けられており、これにより上部電極３は処理容器２の側壁から電気的に絶縁された状態にされている。
【００１９】
更に処理容器２の内部には、前記上部電極３と対向するようにして基板載置台（載置台）４が設けられている。なお当該基板載置台４と処理容器２との間に絶縁部材４０を介在させてもよい。また基板載置台４は導電性部材例えばアルミニウムなどからなる下部電極を兼ねた例えば円柱状の支持部４１を備えており、この支持部４１の上端面にはウエハ１００が置かれる載置プレート４２が設けられている。この載置プレート４２は、誘電体例えば窒化アルミニウムなどのセラミックスからなる誘電体プレートとして形成されており、その内部には上面側に箔状の電極（静電チャック用電極）４３が設けられ、下面側にはウエハ１００の温度を調整するための第１の温度調整部例えば加熱手段である例えばメッシュ状のヒータ４４が設けられている。
【００２０】
また更に、載置プレート４２の表面の例えば中央部には、その表面上に置かれたウエハ１００の温度を検出するための第１の温度検出器４５例えば蛍光式光ファイバ温度計が設けられている。また、図中４６は、ウエハ１００の周縁部から周方向に均一に処理ガスが排気されるようにするための、その表面に多数の通流孔が穿設された排気リングである。なお、図示は省略するが、ウエハ１００を裏面側から支持した状態で昇降可能な基板支持ピンが基板載置台４の表面から突没自在に設けられており、装置外部から進入してくるウエハ移載アームと当該基板支持ピンとの協働作用により基板載置台４へのウエハ１００の受け渡しが行われるように構成されている。
【００２１】
前記下部電極である支持部４１には例えば給電棒５０ａの一端が接続されており、この給電棒５０ａの他端は高周波電源５と接続され、更にその途中には整合回路５１が設けられている。更に、静電チャック用電極４３には例えば給電棒５０ｂの一端が接続されており、この給電棒５０ｂの他端は直流電源５２と接続され、更にその途中にはスイッチ５３が設けられている。即ち、静電チャック用電極４３及びその上部の誘電体部分はウエハ１００を静電吸着するための静電チャックを構成する。また更に、ヒータ４４は例えば導電棒５４を介してヒータ電源部５５と接続されている。
【００２２】
前記載置プレート４２の表面に吸着保持されたウエハ１００の周囲を全周に亘って囲むように、例えば石英、アルミナ、酸化イットリウムなどの絶縁部材からなる例えば上面の幅が５５ｍｍに設定されたプラズマ制御用のリング部であるフォーカスリングと呼ばれるリング部材６が設けられている。このリング部材６の内部には例えば周方向に沿って第２の温度調整部例えば加熱手段であるヒータ６１が設けられており、このヒータ６１は例えば導電棒６２を介してヒータ電源部６３と接続されている。更にリング部材６の表面には、当該リング部材６の表面温度を検出するための第２の温度検出器６４が設けられている。この例ではヒータ６１は、ウエハ１００に対してプロセス処理を行うときにリング部材６がウエハ１００よりも所定温度例えば５０℃以上高くなるように、ウエハ１００とリング部材６との間に温度差を形成する温度調整機構を構成する。
【００２３】
前記リング部材６はウエハ１００の外周縁にできるだけ接近して設けるのが好ましく、ウエハ１００の外周縁から例えば１ｍｍ以内になるように設けられている。またリング部材６の表面は、ウエハ１００の表面と同じ高さか又はウエハ１００の表面よりも例えば２．５〜７ｍｍ高い位置に設定されている。
【００２４】
また、図中７は制御部である。この制御部７は前記した高周波電源部５、スイッチ５３、真空ポンプ５５、図示しない基板支持ピン、処理ガス供給部３２、ヒータ電源部６３，５５などの動作を制御する機能を有している。更に、制御部６は例えば図示しないコンピュータを備えており、ウエハ１００の温度を検出する温度検出器４５の温度検出値と、リング部材６の温度を検出する温度検出器６４の温度検出値との温度差を監視し、温度検出器６４の温度検出値が温度検出器４５の温度検出値よりも前記所定の温度例えば５０℃以上に高くなるように、例えばヒータ電源部６３を介してリング部材６の温度を制御する機能を有している。
【００２５】
続いて上述のエッチング装置を用いて基板例えばウエハ１００を例えば塩素系の処理ガスによりエッチングする手法について説明する。図２はゲート電極のメタル層（キャップ層）８をエッチングする様子を示す図である。８０ａはシリコン層、８０ｂは例えばＳｉＯ２膜からなるゲート絶縁膜、８０ｃはゲート電極層であるポリシリコン層であり、メタル層８はポリシリコン層の上面に積層されていて例えばタングステン（Ｗ）又はタングステンシリサイド（ＷＳｉ）層により形成されている。８１は所定の回路パターンに形成された例えばレジストからなるマスクパターンである。この例のように塩素系のガスから発生するプラズマ活性種例えば塩素ラジカルを主のエッチャントとする場合（つまりエッチングの促進が塩素ラジカルのエッチング作用により律速される場合）、後述する実施例からも明らかなように、ウエハ１００とリング部材６との温度差は例えば５０℃以上に設定される。
【００２６】
なお、ここではＷ層又はＷＳｉ層により形成されたメタル層８のエッチングの一例としてゲート電極の生成の例を挙げたが、本発明は配線層と層間絶縁膜との間に介在するメタル層をなすＷ層又はＷＳｉ層をエッチングする場合などにも適用される。但し、本発明のエッチング対象はＷ層又はＷＳｉ層に限定にされることはなく、例えばポリシリコンのエッチングにも適用することができる。
【００２７】
先ず、ゲートバルブ２３を開放し、図示しないロードロック室からウエハ搬送口２４を介して処理容器２内にウエハ１００が搬入され、図示しない基板昇降ピンを介してヒータ４４により所定の温度に加熱されている載置プレート４２上にウエハ１００を載置する。このときリング部材６もヒータ６１により加熱されている。その後、スイッチ５３をオンにしてチャック電圧である直流電圧を静電チャック用電極４３に印加し、これによりウエハ１００を載置プレート４２の表面に静電吸着する。
【００２８】
ここでヒータ４４は、ウエハ１００に対して適切なプラズマ処理ができる程度、例えばウエハ１００の中央部において所定のエッチング速度が得られる温度にウエハ１００を加熱するように制御される。この温度設定値は、ウエハ１００をプラズマに曝したときにプラズマから入熱され、ウエハ１００はその入熱分とヒータ４４からの熱により加熱されることになるが、予めヒータ４４の発熱量を調整してウエハ１００の適切な温度を求めておくことにより決定される。一方、ヒータ６１は、ウエハ１００の温度に対して（ウエハ１００の温度は殆ど面内で分布がない）リング部材６の温度が例えば５０℃以上高くになるように発熱量が制御される。
【００２９】
続いて、ゲートバルブ２３を閉じて処理容器２を気密な状態にした後、例えば処理ガスである塩素（Ｃｌ２）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスを含み、例えば各々の流量が１５０ｓｃｃｍ及び１０ｓｃｃｍに夫々設定されたエッチングガスをガス拡散孔３１を介してウエハ１００の表面に向けて噴射する一方で、真空ポンプ２２により処理容器２内を真空排気して、処理容器２内を例えば５ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ（約０．６７〜１３．３Ｐａ）の真空度に維持する。なおこの例のエッチャントを形成するガスは塩素ガスであり、酸素ガスは側壁保護膜形成を促進されるための添加ガスである。このガス拡散孔３１を介してウエハ１００に向かって噴射されたエッチングガスは、ウエハ１００の表面に沿って径方向外方に向かって流れる気流を形成し、排気リング４６の通気抵抗を利用した分散作用により基板載置台４の周囲から周方向に均一に排気される。
【００３０】
続いて、高周波電源５から整合回路５１を通じ、給電棒５０ａを介して下部電極４１に例えば１００ＭＨｚの高周波電圧を例えば２５０〜５００Ｗで印加すると、上部電極３と載置プレート４２上のウエハ１００との間に高周波電圧（高周波電力）が印加されてエッチングガスがプラズマ化され、これによりエッチャントであるプラズマの活性種例えば塩素ラジカルが発生する。このとき、ウエハ１００とリング部材６との間では例えば５０℃の温度差が形成されているため、これら各々の表面近傍にある雰囲気にもその温度差に応じた分の温度差が生じる（ただ実際には、処理容器２内は真空排気されて伝熱作用が小さく、またプラズマからの入熱をうけるため、雰囲気の温度差は５０℃と異なる）。つまりリング部材６の表面近傍にある雰囲気はウエハ１００の表面近傍にある雰囲気よりも温度が高くなり、これにより温度が高い分においてリング部材６の表面近傍にあるガス種はその内側領域のガス種よりも密度が小さくなる。そしてプラズマ中の活性種はウエハ１００の表面に向かって入射し、メタル膜８がレジスト８１に対して高い選択比をもってエッチングされる（図２（ｂ）参照）。
【００３１】
しかる後、例えば所定の時間が経過すると、高周波電源５からの高周波電圧の印加及びエッチングガスの導入を停止し、例えば図示しない給気手段から窒素などの不活性ガスを処理容器２内に導入すると共に真空ポンプ２２の真空排気を停止する。その後、スイッチ５３を切り替えてチャック用電圧の印加を停止して吸着状態からウエハ１００を開放する。更にその後、ゲートバルブ２３が開かれてウエハ１００は装置の外部に搬出されてエッチング処理を終了する。
【００３２】
上述の実施の形態によれば、ウエハ１００の表面温度よりもリング部材６の表面温度が高くなるように設定したことにより、リング部材６の表面近傍（つまりウエハ１００の周縁部近傍）にあるプラズマ雰囲気の温度がその内側領域の温度よりも高くなり、これによりウエハ１００の周縁部近傍にある活性種の密度がその内側領域にある活性種の密度よりも小さくなろうとする。このため、例えば排気流の影響により周縁部近傍にあるガス種の解離が促進されて、仮に温度差の制御が行われなければ図３（ａ）示すように前記周縁部近傍におけるラジカル密度が高くなるが、この温度差を設けて活性種の密度を制御することにより相殺されて図３（ｂ）に示すように前記周縁部近傍のラジカル密度の跳ね上がりが抑えられるので、結果としてウエハ１００に対し面内均一性の高いエッチングレートでエッチングを行うことができる。なお、図３では作図の便宜上、電極４４、ヒータ４４，６１、温度検出器４５，６４の記載は省略してある。
【００３３】
なお互いに種類の異なる処理ガスを用いて互いに種類の異なるプロセスをウエハ１００に対し行う場合には、次のように構成してもよい。即ち、制御部７は、例えば図４に示すようにコンピュータ９０を備えており、このコンピュータ９０の記憶部９１例えばメモリには複数のプロセスレシピが記憶されている。このプロセスレシピには例えばウエハ１００の表面のエッチングすべき膜の種類に対応づけたプロセス処理条件、例えばウエハ１００とリング部材６との間の温度差、プロセス圧力、ウエハ１００の温度、エッチングガスの種類、温度および供給流量などの設定値の情報が記憶されている。また９２はエッチングすべき膜の種類に対応するプロセスレシピを、例えばオペレータが選択するためのレシピ選択手段である。便宜上第１の処理および第２の処理を示したが、プロセスレシピは必要に応じて第３の処理、第４の処理、…、に対応して用意するようにしてもよく、この場合、各処理毎にウエハ１００とリング部材６との間の温度差の設定値などの条件が決められている。
【００３４】
そして選択されたプロセスレシピの情報に基づいて温度検出器６４の温度検出値と温度検出器４５の温度検出値との間で所定の温度差が形成されるように、例えばヒータ電源部６３を介してリング部材６の温度を制御する。載置プレート４２を加熱するヒータ４４は、ウエハ１００のプロセス温度を設定するものであるが、その設定値の許容範囲が広い場合などにおいては、ヒーター６１と共にあるいはヒータ６１に代えてヒータ４４の発熱量を調整して前記温度差の設定を行ってもよい。なお図中９３はＣＰＵであり、Ｂはバスである。本例によれば、互いに種類の異なる複数の処理の各々に対し好適な温度差で処理を行うことができるので、よりきめの細かい活性種の密度の制御を行うことができる。即ち、各プロセス処理において、ウエハ１００に対して面内均一性の高い処理を行うことができる。
【００３５】
続いて本発明の他の実施の形態に係るプラズマ装置をエッチング装置に適用した例を図５を参照しながら説明する。本例のエッチング装置は、リング部材６を加熱するためのヒータ６１を備えておらず、以下に説明するプレヒーティングを行ってウエハ１００とリング部材６との間に所定の温度差を形成することを除いて図１記載の装置と同じ構成を採用している（同じ構成のところについては同じ符号を付すことにより詳しい説明を省略する）。
【００３６】
前記プレヒーティングにおいては、例えばベアウエハからなるダミー用の基板であるダミーウエハを用意しておき、製品用の基板であるプロセスウエハ（ウエハ１００）に対しプロセス処理を行う前にこのダミーウエハに対して処理することでリング部材６の温度を所定の温度に調整する。具体的には、製品用の基板であるプロセスウエハに対して行うプラズマ処理よりも過酷な条件でプラズマを発生させる。例えば実際のプロセス時に印加する高周波電圧よりも高い電圧を高周波電源５により印加して実際のプロセスよりも高い温度でプラズマを発生させることにより、処理容器２内のプラズマに曝される部材が昇温され、これによりリング部材６の温度も上昇する。
【００３７】
しかる後、実際のプロセス時に設定されるプロセスウエハの温度に対して所定の温度差が形成される温度までリング部材６の温度が昇温されると、つまり既述の例に当てはめると、プロセス時のウエハ１００の温度設定値が例えば７６℃、温度差が５０℃以上であるからリング部材６の温度が１２６℃以上になるようにリング部材６が昇温された後、高周波電圧をプロセス設定値に設定すると共に、ダミーウエハに代えてプロセスウエハを装置に搬入して処理を行う。このような構成であっても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、本例によれば前記温度差を設けるための専用の温度調整機構が不要になる。
【００３８】
更に、本発明においては、リング部材６を加熱して温度差を形成する構成に限られず、例えば載置プレート４２の内部にヒータ４４に代えて冷却手段例えばペルチェ素子を設けておき、これによりウエハＷを冷却して温度差を形成するようにしてもよい。この場合、ヒータ６１によりリング部材６をある所定の温度に設定しておくか、あるいはヒータ６１で加熱しないでプラズマからの入熱によって温度が上昇したリング部材６に対して前記所定の温度差が形成されるように、前記冷却手段でウエハＷの温度を調整する構成とする。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
本例は、図５記載の装置を用いて上述のプレヒーティングを行うことでウエハ１００とリング部材６との間で５０℃の温度差を形成した実施例である。詳しいプロセス条件を以下に列挙する。エッチング処理前後のウエハ１００の膜厚についてウエハＷの中心から等分に割り当てたＸ軸、Ｙ軸、Ｖ軸およびＷ軸の各軸に沿って間隔をおいて測定し、各測定点におけるエッチング速度を計算により求めた結果を図６に示す。
・エッチング対象；タングステンシリサイド
・エッチングガス；Ｃｌ２（１５０ｓｃｃｍ）及びＯ２（１０ｓｃｃｍ）
・圧力；５ｍＴｏｒｒ
・ＨＦ／ＬＦパワー（プラズマ発生用／バイアス用）；２５０Ｗ／２００Ｗ
・磁場強度；５６Ｇ
・温度差；５０℃（リング部材６＝１２６℃，ウエハ１００＝７６℃）
【００４０】
（比較例１）
本例は、リング部材６の温度を８１℃に設定して５℃の温度差を形成したことを除いて実施例１と同じ処理を行った比較例である。エッチングレートの計算結果を図７に示す。
【００４１】
（比較例２）
本例は、リング部材６の温度を９３℃に設定して１７℃の温度差を形成したことを除いて実施例１と同じ処理を行った比較例である。エッチングレートの計算結果を図８に示す。
【００４２】
（実施例１、比較例１及び比較例２の結果と考察）
図６〜図８に示す結果から明らかなように、実施例１では、ＥＥ３ｍｍの偏差が±２７．３８％、ＥＥ３０ｍｍの偏差が±１３．５％であった。これに対し比較例１では、ＥＥ３ｍｍの偏差が±４６．３９％、ＥＥ３０ｍｍの偏差が±２９．８％であり、比較例２では、ＥＥ３ｍｍの偏差が±３２．８８％、ＥＥ３０ｍｍの偏差が±１７．３８％であった。なお、ＥＥ３ｍｍとはウエハ１００のエッジ部から内側３ｍｍに亘る領域の測定値の平均値を意味し、ＥＥ３０ｍｍとはウエハ１００のエッジ部から内側３０ｍｍに亘る領域の測定値の平均値を意味する。即ち、ウエハ１００とリング部材６との温度差を小さく設定した比較例１のエッチングレートの跳ね上がりが最も大きく、ウエハ１００とリング部材６との温度差を大きく設定した実施例１のエッチングレートの跳ね上がりが最も小さい。つまり５０℃の温度差において跳ね上がりが格段に小さくなっている。
【００４３】
以上の結果から、ウエハ１００とリング部材６との間で５０℃の温度差を形成したことにより、ウエハ１００の周縁部のエッチングレートが跳ね上がるのを抑えることができることが確認された。更に温度差の設定値を大きくしていくことでエッチングレートの跳ね上がりは小さくなる傾向にあるので、５０℃以上の温度差に設定すればエッチングレートが跳ね上がるのを抑えることができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図２】上記のプラズマ処理装置を用いてエッチングするウエハの表面の様子を示す説明図である。
【図３】ウエハの表面近傍にあるラジカルの分布と温度を模式的に示す説明図である。
【図４】上記プラズマ処理装置の有する制御系の他の例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。
【図７】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。
【図８】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。
【図９】従来のプラズマ処理装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
２      処理容器
２２    真空ポンプ
３      上部電極
４      基板載置台
４２    載置プレート
４１    下部電極
４３    静電チャック用電極
４４    ヒータ
４５    第１の温度検出器
６      リング部材
６１    ヒータ
６４    第２の温度検出器
７      制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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